Członkowie Koła Naukowego Napędów MELprop, działającego przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej, pracują nad dwoma rodzajami silników rakietowych: na paliwo ciekłe i hybrydowymi. Takie jednostki to przyszłość branży kosmicznej.
Na początku sierpnia studenci przeprowadzili testy swojego silnika hybrydowego. Zadziałał.
– W przyszłości będzie on w stanie wynieść rakietę – nie ma wątpliwości Filip Kopeć. – Według naszych obliczeń będzie mogła osiągnąć pułap nawet 12 kilometrów – precyzuje Aleksander Gorgeri, główny konstruktor silników rakietowych w KNN MELprop.
Inne parametry silnika także są imponujące: ciąg (siła, jaka powstanie przy wyrzuceniu substancji roboczej) na poziomie 1 kilonewtona (czyli 100 kilogramów), temperatura w komorze spalania wynosząca 3 tys. kelwinów (dla porównania – na powierzchni słońca jest niecałe dwa razy tyle, bo 5,8 tys.), a prędkość gazów wylotowych (kluczowa, bo pokazuje efektywność jednostki) równa 2 kilometrom na sekundę.
– Nasz silnik, przede wszystkim przez ograniczenia budżetowe, nie jest tak technologicznie zaawansowany, żeby z miejsca wykorzystać go komercyjnie – zaznacza Filip. – Ale dzięki naszym doświadczeniom bylibyśmy w stanie taki zaprojektować.
Przed członkami KNN MELprop testy ich silnika na paliwo ciekłe. Pracują nad nim od dwóch lat.
– To projekt typowo badawczy, ale naprawdę dobrze odwzorowuje, jak w rzeczywistości działa tego rodzaju silnik – podkreśla Filip. A Olek dodaje: – W normalnym silniku wszystkie elementy są ze sobą zespawane na stałe, w naszym można wykręcić i wymienić poszczególne części. Dzięki temu łatwo ulepszać projekt.
Studenci PW tworzą swoje konstrukcje od podstaw. Robią wyliczenia, wybierają i zamawiają części, sprawdzają, a jeśli potrzeba – zmieniają. W prace nad silnikami zaangażowanych jest w sumie kilkanaście osób. Niezbędna jest wzajemna pomoc, ale także cierpliwość, bo czasami na kolejne elementy silnika czeka się nawet 1,5 miesiąca. Wszystko dlatego, że wiele z nich może wykonać tylko jedna firma w Polsce.
– Wszystko sprowadza się do wypisania kilkudziesięciu wzorów, zróżniczkowania ich, wrzucenia do programu MATLAB i optymalizacji kodu – krótko podsumowuje Olek – Dzięki temu wiemy, jakie są parametry pracy i wymiary silnika. Na ich podstawie trzeba szczegółowo zaprojektować całą konstrukcję, dobrać odpowiednie materiały i wreszcie znaleźć firmę, która zajmie się wykonaniem.
Takie silniki, nad jakimi pracują członkowie KNN MELprop, są bardzo ważne dla rozwoju sektora kosmicznego.
– Najłatwiej wyjaśnić to na przykładzie wahadłowca, który jest wyposażony w silniki na paliwo stałe i paliwo ciekłe – mówi Filip. – Na początku uruchamiane są silniki ciekłe. Ich przewaga nad stałymi polega na tym, że gdy np. przy starcie wykryje się jakąś usterkę, można zatrzymać spalanie i zapobiec katastrofie. W przypadku silnika stałego nie mamy takiej kontroli.
– A silników hybrydowych w misjach kosmicznych zasadzie się jeszcze nie używa – dodaje Olek. – Wykorzystano je w SpaceShipOne, czyli pierwszym prywatnym załogowym statku kosmicznym.
***
Więcej o projekcie: https://www.pw.edu.pl/Badania-i-nauka/Badania-Innowacje-Technologie-BIT-PW/Silniki-rakietowe-studentow-PW-przyszlosc-przemyslu-kosmicznego
Źródło: PW